《电力拖动自动控制系统》课程教学大纲.docx

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1、电力拖动自动控制系统教学大纲一、课程基本信息课程名称电力拖动自动控制系统Control Systems of Electric Drives课程编码CNE321011030开课院部新能源学院课程团队电力拖动课程组学分3.0课内学时52讲授40实验12上机0实践0课外学时48适用专业电气工程及其自动化授课语言中文先修课程模拟电子技术、自动控制原理、电机学(2-2).电力电子技术课程简介 (必修)本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业核心课程，是电机学、电力电子技术、自动控制原理等课程的后续课程。学生通过本课 程的学习，掌握直流电动机调速原理、调速方法和调速系统结构特点，理解掌握反馈控制原理。掌

2、握直流PWM调速系统，不可逆、可逆电 路原理、控制电路的原理和回馈制动原理。熟悉数字闭环调速系统硬件组成和软件结构，转速检测方法和数字PID控制算法；掌握SVPWM 等调制技术，理解矢量控制的概念，培养学生根据需求设计和开发运动控制系统的能力，为将来从事运动控制系统的设计和维护打好基 础。This course is a very important and professional course, and based on electrical motor, power electronic technology, automatic control principle“ and so on

3、. Through the learning of this course, students can master the speed regulation method of de motor and the structure of the speed control system, understand the concept of feedback control, PWM speed regulation method, irreversible and reversible circuit and the principle of regenerative braking. At

4、 the same time, students must learn about closed-loop speed control, speed detection method and PID control algorithm, master the concept of vector control such as SVPWM technology. Through this course, students have the ability to design and develop motion control system, lay a solid theoretical fo

5、undation to enter the high level.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ：理解并掌握交直流电机调速系统的概念和过程控制的组成。能够应用专业理论知识，分析系 统控制问题的关键坏书，基于双闭环模型表达系统控制问题。是2. 12M2目标2 ：针对交直流电机调速系统中的控制问题，能够根据用户需求确定设计目标，从技术角度优选 解决方案获得有效结论。是2.23M3目标3 ：针对交直流电机调速系统中的控制问题，能够根据用户需求确定设计目标，从多种角度优选 解决方案狄得有效结论。是2.24M4目标4 ：能够基于专业理论，利用

6、Matlab等现代仿真工具建立研究对象的模型，设计出解决电力拖 动自动控制系统中控制问题的实验方案。是4.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节1第一章绪论运动控制系统的组成Ml2讲授1作业/自学2第二章转速反馈控制的直 流调速系统转速反馈控制的直流调速系统/32. 1直流调速系统用的 可控直流电源晶闸管整流器、直流PWM变换器的工作原理、放大系数和传递 函数Ml4讲授/讨论1作业/自学42.2稳态调速性能指标 和直流调速系统的 机械特性转速控制的要求和稳态调速性能指标，开环直流调速系统的性 能指标Ml1讲授、讨 论0课后作业52.3转速

7、反馈控制的直 流调速系统转速反馈控制直流调速系统的数学模型，比例控制的直流调速 系统，比例积分控制的直流调速系统Ml4讲授/讨论1作业/自学6第3章转速、电流反馈控 制的直流调速系统转速、电流反馈控制的直流调速系统/73. 1转速、电流反馈控 制直流调速系统的 组成及其静特性转速、电流反馈控制直流调速系统的组成，稳态结构图及参数 计算Ml2讲授/讨论1作业/自学83.2转速、电流反馈控 制直流调速系统的 数学模型和动态过动态数学模型、起动过程分析、动态抗扰性能分析Ml1讲授/讨论1作业/自学程分析93.3转速、电流反馈控 制直流调速系统的 设计控制系统的动态性能指标，典型I型系统和11型系统调

8、节器的 工程设计方法，按工程设计方法设计转速、电流反馈控制的直 流调速系统的调节器Ml5讲授/讨论1作业/自学10实验1直流调速系统参数 和坏书参数测试实 验测试直流电机、平波电抗器、电枢回路参数及整流装置、电流 和转速检测环节装置的输入、输出特性M23实验1撰写11实验2不可逆双闭环直流 调速系统动态特性 的研究实验调试双闭环调速系统，测试系统的动态特性。对比单闭环和双 闭坏系统的静特性，并分析系统中各参数对系统总体性能的影 响M24实验1撰写12第4章可逆控制的直流调 速系统可逆控制的直流调速系统/134. 1直流PWM可逆调速 系统桥式可逆PWM变换器，能量回馈问题Ml1讲授/讨论1作业

9、/自学14第5章基于稳态模型的异 步电动机调速系统基于稳态模型的异步电动机调速系统/155. 1异步电动机的稳态 数学模型和调速方 法异步电动机的稳态等效电路、机械特性、调速方法与气隙磁通M32讲授/讨论1作业/自学165.2异步电动机变压变 频调速保持气隙磁通不变的原理，基频以上调速（弱磁调速），恒压恒 频正弦波供电时异步电动机的机械特性，基频以下电压频率协 调控制时的机械特性，基频以上恒压变频时的机械特性M32讲授/讨论1作业/自学175.3电力电子变压变频 器交一直-交变压变频器；交-交变压变频器M32讲授/讨论1作业/自学185.4正弦脉宽调制技术PWM技术概述，SPWM基本原理，死区

10、产生的原因，死区对输出 波形的影响M32讲授/讨论2作业/自学195.5电压空间矢量调制空间矢量的概念，三相感应电机定子端电压与定子磁链空间矢M34讲授/讨论1作业/自学技术量的关系，三相全桥电压型PWM逆变器的八个电压空间矢量， 六拍阶梯波逆变器与正六边形的旋转磁场，电压空间矢量调制 (SVPWM)205.6转速开环变压变频 调速系统转速开环变压变频调速系统的结构、系统实现，通用变频器的 应用技术M32讲授/讨论2作业/自学21实验3变频器的基本操作 及运行控制实验变频器的运行数据设定，控制盘和外部端子的基本控制操作， 变频器的正反转控制和转矩的提升M22实验1撰写22实验4变频器的加减速时

11、 间设定和多步速运 行设计实验力/减速时间设定方法及测试，多步速运行的程序控制及速度图 设计,多步速运行的外部端子控制及硬件设计M23实验1撰写23大作业通用变频器Simulink 仿真在Simulink中，搭建通用变频器的主电路及控制系统，并写出 相应的说明，已知输入电压为三相50Hz, 380V,直流母线电容 为2200微法，完成相关要求。M40/20仿真/报告24第6章基于动态模型的异 步电动机调速系统基于动态模型的异步电动机调速系统/256. 1异步电动机的动态 数学模型异步电动机的多变量非线性数学模型，各参数的物理意义M31讲授/讨论2作业/自学266.2坐标变换三相/两相静止坐标变

12、换，两相/两相旋转坐标变换，直角坐标/ 极坐标变换M31讲授/讨论2作业/自学276.3磁场定向与磁链观 测不同磁场定向下电磁转矩的表达式，转子磁场定向方法，磁链 观测的电压模型和电流模型M32讲授/讨论2作业/自学286.4异步电动机的矢量 控制和转矩直接控 制转子磁场定向下异步电动机的矢量控制M32讲授/讨论2作业/自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1、成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。10%2、考核学生对电力拖动自动控制系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型 主要有作图、分析和计算题。2实验1、本课

13、程12个学时实验，共四次实验。2、成绩采用白分制，根据实验完成情况评分。3、考核学生对电力拖动自动控制系统知识的应用能力，针对交直流电机 调速系统中的控制问题，能够根据用户需求确定设计目标，从技术角度优选解决方案获得有效结论。10%3大作业1、本课程要求利用Matlab等现代仿真工具建立研究对象的模型，设计出解决电力拖动自动控制系统中控制问题的实验 方案。2、根据模型建立情况和实验方案的准确性评分。10%4在线平台 学习1、智慧树平台的在线学习，包括观看学习视频，章节测试，在线期末考试。2、智慧树平台后台评定分数。20%5期末考试11、闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分1。0分。3、主要考

14、核学生对电力拖动自动控制系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力， 题型主要有简答题、作图题、分析题、计算题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时作业20%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确B-独立思考、按时完 成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确C-独立思考、按时完成，作 图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确D-作业抄袭，未能按时完成， 作图不规范，解题思路混乱2Ml期末考试60%见试卷评分标准3Ml在线平台 学习20%智慧树平台后

15、台评定分数4M2实验100%A-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实 验数据，从技术角度优选解决方案获得有效结论B-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果， 实验报告格式正确，步骤叙述比较清楚，正确分析实验数据，从技术角度优选解决方案获得比较有效的结 论C-实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，没有 正确分析实验数据，但是结合理论分析可以从技术角度优选解决方案狭得有效的结论D-实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实验结果，不能从技术角度优选解决方案获得有效的结论5M3平时作业20%

16、A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确B-独立思考、按时完 成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确C-独立思考、按时完成，作 图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确D-作业抄袭，未能按时完成， 作图不规范，解题思路混乱6M3期末考试60%见试卷评分标准7M3在线平台 学习20%智慧树平台后台评定分数8M4大作业100%A-利用Matlab等现代仿真工具建立研究对象的模型正确，系统功能满足要求，设计解决电力拖动自动控制 系统中控制问题的实验方案合理B-利用Mat lab等现代仿真工具建立研究对象的模型

17、正确，系统功能基本 满足要求，设计解决电力拖动自动控制系统中控制问题的实验方案基本合理C-利用Matlab等现代仿真工 具建立研究对象的模型基本正确，系统功能基本满足要求，设计解决电力拖动自动控制系统中控制问题的 实验方案基本合理D-利用Mat lab等现代仿真工具建立研究对象的模型不止确，系统功能不能满足要求， 设计解决电力拖动自动控制系统中控制问题的实验方案不合理评分等级说明：A, B, C, D, E=90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-59; A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B, C=90-100, 75

18、-89, 60-74, 0-59; A, B = 80-100, 0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1电力拖动自动控制系统一运动控制系统（第5版），阮毅，陈伯时，机械工业出版社，2016. （*主教材）七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1直流调速系统参数和环节参数测试实 验电力电子与电机控制实 验室21533专业必做验证性否2不可逆双闭环直流调速系统动态特性 的研究实验电力电子与电机控制实 验室21534专业必做设计性否3变频器的基本操作及运行控制实验电力电子与电机控制实 验室21532专业选做验证性否4变频器的加减速时间设定和多步速运 行设计实验电力电子与电机控制实 验室21533专业必做综合性否